带传动实验

实验学时： 2 实验类型： 验证性 适用专业： 机械类

一、实验目的

1． 观察带传动工作中的弹性滑动和打滑现象并分析其产生原因。

2． 了解本实验所用设备的工作原理和使用方法。

二、实验设备及其工作原理

本实验采用的设备是PDC—B智能型皮带传动测试台，图1-1所示为其结构示意图。

图1-1 PDC—B智能型皮带传动测试台结构示意图

1-机座 2-移动支架 3-（测初拉力）压力传感器 4 –固定支架 5-负载灯泡（组） 6-（测支反力）压力传感器 7-测力杠杆 8-直流电动机 9-主动带轮 10-张紧装置

11-传动带 12-从动带轮 13-直流发电机

为便于理解，我们主要从主机系统对PDC—B智能型皮带传动测试台的结构及其工作原理进行介绍。

1．主机结构与工作原理简介

分别安装在直流电动机8和直流发电机13轴上的主动带轮9、从动带轮12以及紧绕在两带轮上的传动带（平带）11组成了（平）带传动的基本结构。在电动机驱动下，主动带轮靠摩擦力拖动传动带，传动带靠摩擦力驱使从动带轮转动，进而驱动发电机运转并发电。

带传动利用摩擦力工作，因此必须将传动带以一定初拉力张紧在两带轮上。本

实验台是通过增大两带轮中心距实现带传动的张紧。发电机支架（称为固定支架4）固定在实验台机座1上，而电动机支架（称为移动支架2）的底板则可以沿机座导轨水平移动。带传动的张紧装置由螺旋机构和液压机构组成，通过旋转竖直方向的螺杆改变下面的水平活塞杆位置，活塞杆推动移动支架沿水平方向移动，从而改变了两带轮之间的中心距，以此实现对传动带施加一定的初拉力或调节初拉力的大小。在移动支架与水平活塞之间安装一个压力传感器3，活塞对移动支架的推力由该压力传感器测定，其值等于传动带上下两边拉力之和，即2F0，该值在实验中将直接

显示在控显面板的“张力”数码管上。

弹性滑动是带传动的固有特性，弹性滑动率?的大小、带传动效率?的高低与带传动传递的载荷大小是密切相关的。本实验台用灯泡（组）5作为发电机的负载，在直流发电机的输出电路上，并联了一组（5个）60W的灯泡，并串联一个变阻器（图中未画出），共同作为带传动的加载控制装置。显然负载功率PW即是发电机输出的有效功率。发电机作为工作机，其输出功率大小反映了带传动传递的载荷大小。灯泡全部关闭时负载功率为零（PW?0），因此发电机输出的有效功率为零（但必须指出，由于摩擦损失以及电路中其它元件的功率损失，此时带传动整体系统的载荷并非为零，亦即从动带轮的输出转矩T2和功率P。通过控显面板的“负载”2不为零）

控制键“?”和“?”可逐档递增或递减负载功率。随着负载功率的增大，发电机输出功率逐档增大（P），带传动传递的载荷也逐渐增大。与此同时，Wmax?300W

带与带轮轮缘之间发生弹性滑动的量值以及区域也将逐渐增大，当传递载荷达到一定程度（即达到带与带轮间极限摩擦力总和，亦即达到带传动的最大有效拉力值）时，带与带轮间将发生显著的全面滑动——打滑。发生打滑现象时，传动效率急剧降低，而且由于带与带轮间发生剧烈的滑动摩擦而导致传动带磨损加剧，因此打滑是带传动的一种失效形式。需要指出，对于有带传动参与组成的多级机械系统，打滑起着过载保护作用。

2．电气装置及其工作原理

PDC—B智能型皮带传动测试台的电气装置主要由转速调节与测量部分、力的测量部分以及负载功率调节部分组成。

图1-2所示为PDC—B智能型皮带传动测试台控显面板布局示意图。

图1-2 PDC—B智能型皮带传动测试台控显面板布局图

1

）转速控制与测量装置

本实验台的转速控制由两部分组成：一部分为按脉冲宽度调制原理所设计的直流电动机调速电源；另一部分为由单片机控制的电动机（主动带轮）和发电机（从动带轮）各自转速的测量及显示电路以及各自的红外传感电路。调速电源除了为直流电动机提供所需的励磁电压和电枢电压外，还为转速测量及显示电路提供直流电压。旋转“调速”旋钮可连续改变电动机的电枢电压，由此实现电动机的转速调节，进而通过带传动实现发电机转速的调节。

在电动机和发电机的转子（轴）后端各安装一个与前端带轮同步运转的测速盘，测速盘上有一个透光标志孔，在实验台机座相应位置各安装一个测速光电传感器。带轮每转一周，就有一个光电信号被记录下来。这些信号通过单片机的传输和计数处理，转换为主、从动带轮的转速值n1、n2，并直接显示在控显面板上的“转速1”和“转速2”数码管上。

2）转矩臂力的测量装置

主、从动带轮传递的转矩T1、T2不便直接测定，本实验台是根据作用力（矩）和反作用力（矩）原理来间接的确定这两个力矩。

电动机和发电机的定子机壳支承在各自支架的滚动轴承上，分别可绕与转子重合的轴线摆动。本实验台在工作状态时，由于定子磁场和转子磁场的相互作用，电动机的定子机壳将沿转子旋转方向的反向翻转，而发电机的定子机壳将沿转子旋转方向的同向翻转。如图1-1所示，在电动机和发电机定子机壳上各安装一个测力杠杆7，杠杆端部支点压在固定于机座上的压力传感器6的测力面上。产生的压力信号通过测量电路转换为与之成比例的电压信号，经过线性放大和A/ D转换，将安装在电动机和发电机定子机壳上的测力杠杆的端部支点反力N1、N2值直接显示在控显面板的“扭矩臂力1” 、“扭矩臂力2”数码管上。结合测力杠杆的臂长（杠杆支点至电动机或发电机轴心的距离）L1、L2，便可方便的计算电动机和发电机定子机壳

所受的翻转力矩，而翻转力矩在数值上与两带轮传递的转矩相等。

3）初拉力的测量装置

前面已经介绍，本实验台是通过增大两带轮中心距实现带传动的张紧。旋转竖直方向的螺杆可使下面的水平活塞杆通过压力传感器顶紧安装电动机的移动支架并使之移动，使传动带获得一定的初拉力。产生的压力信号通过测量电路转换为与之成比例的电压信号，经过线性放大和A/ D转换，在控显面板的“张力”数码管上直接显示初拉力大小2F0（两边初拉力之和）。

4）负载功率调节装置

本试验台采用5只60W灯泡分级并联并配以串联变阻器作为发电机的负载电路。通过控显面板的“负载”控制键“?”和“?”可逐档递减或递增电路电阻，进而实现发电机负载功率的递增或递减。每按一次“?”，负载功率递增5%；每按一次“?” ，负载功率递减5%；满负载功率300W。

三、数据处理

1．PDC—B智能型皮带传动测试台主要技术参数：

直流电动机功率： 355 W

测速范围： 0~1200 r/min

初拉力调节范围： 0~60N

测支反力传感器量程：0~50N

测力杠杆臂长： L1?L2?120 mm

带轮直径： D1?D2?120mm

2． 相关计算关系：

1）弹性滑动率： ??v1?v

v12n?1n2 ??11n160?1000?D1n1??Dn22

2）带传动的效率： ??从动轮的输出功率P2

主动轮的输入功率P1?T2n2T1n1

3）主、从动轮传递的转矩(N.mm)：

T1?N1L1?? T2?N2L2?

式中 N1、N2——测力杠杆的支点反力 (N) 。

3． 绘制弹性滑动曲线和传动效率曲线

方便起见，我们这里以负载功率PW值为横坐标，分别以不同负载功率下的弹性滑动率?和传动效率?值为纵坐标，在同一坐标系中绘出带传动的弹性滑动曲线（??P，图1-3为一定初拉力下的??PW曲线）和传动效率曲线（??PW曲线）W曲线和??PW曲线。同学应注意，图1-3只作为参考，在绘制??PW、??PW曲线时，应根据实际数据处理结果标定纵坐标。

在绘制??PW、??PW曲线时，应根据实际数据处理结果标定纵坐标。

?（%） ?（%）

PW（W）

图1-3 弹性滑动曲线和传动效率曲线

四、实验方案分配

要求学生按表1-1中指定的实验桌位分组完成实验，每小组按初拉力大小不同完成两项实验任务（第一次2F0?35N，第二次2F0?55N）。

表1-1 实验任务分配表

说明：一个标准教学班分Ⅰ、Ⅱ 两大组、每大组再分6小组共12小组进行实验。Ⅰ组的1～6小组先做，Ⅱ组的7～12小组后做。原则上3人一小组，如果学生人数超过36，从第1小组开始各加1人，即37号进第1小组，38号进第2小组，依次类推。

五、实验步骤

1． 逆时针旋转“调速”旋钮到起点位置，接通主机电源（在机身后面），断开

发电机所有负载（控显面板的“负载”显示为“0”）。

2． 按指定初拉力2F0?35N使传动带张紧。

3． 按“电机启停”键，接通电动机电源，顺时针缓慢旋转“调速”旋钮，使电

动机逐渐加速到实验初始转速n1?1200r/min，并记录数据（n1、n2、N1、N2），此时负载功率为零。

4． 按2次“?”键，使“负载”显示“10”（即满负载的10%，此时负载功率

为30W），记录数据（n1、n2、N1、N2）。

5． 重复步骤2，即每次按2次“?”键，使负载功率按每档30W递增，分别

记录每档负载功率下的（n1、n2、N1、N2），直到带与带轮间发生显著滑动（即带传动开始进入打滑状态）为止。

6． 连续按“?” 键，直到“负载”显示为“0”，按“电机启停”键，关闭电

动机电源。

7． 按指定初拉力2F0?55N重新使传动带张紧，然后重复步骤3～6。

8． 将实验台恢复至实验前状态，关闭主机电源。

9． 整理实验数据，完成实验报告。（进行相关数据处理，并在同一坐标系中绘

制带传动在不同初拉力下的弹性滑动曲线和传动效率曲线。）

第二篇：实验三 带传动实验

机械设计课程实验指导书

20##级机械设计制造及其自动化

梧州学院电子信息工程系

实验三带传动实验

一、实验目的

1.了解DLS-B型带、链传动实验台的基本结构与工作原理；

2.观察带传动中的弹性滑动与打滑现象；

3.掌握带传动在不同初拉力、不同转速下的负载与滑差率、负载与传动效率之间的关系；绘制滑动率曲线及效率曲线。

二、实验设备

DLS-B型带、链传动实验台。

三、实验设备的结构及工作原理

1．主要技术参数

(1) 直流电机功率：2台×350W

(2) 主动电机调速范围： 0~1100转/分

(3) 额定转矩：T=2.68N·m

(4) 带轮直径：D₁=D₂=120mm 

(5) 链轮：，P=15.875 mm

 (6) 负载变动范围：0-360W（有级）

(7) 实验台尺寸：长×宽×高=740×600×520

(8) 电源：220V交流

2．机械结构

本实验台机械部分，主要有两台直流电机组成，其中一台作为原动机，另一台则作为负载的发电机。

对原动机，由无极调速装置供给电动机电枢以不同的端电压，实现无级调速。

对发电机，由单片机装置供给负载不同的端电压，使发电机负载逐步增加，电枢电流增大，随之电磁转矩也增大，即发电机的负载转矩增大，实现了负载的改变。

两台电机均为压支承，当传递载荷时，作用于电机定子上的力矩T1（主动电机力矩）、T2（从动电机力矩）迫使压杆作用于压力传感器，传感器输出的电信号正比于T1、T2的原始信号。

原动机的机座设计成滑动结构，加不同砝码在装置上，从而改变张紧力。

两台电机的转速传感器分别安装在带轮背后，由此可获得必须的转速信号。

3．带传动实验原理

当预紧力一定时，主动电机的皮带轮和从动电机的皮带轮与皮带的摩擦力足够可以使主动皮带轮与从动皮带轮的速度保持一致。这时，。这时，皮带的滑差率。当主动轮与皮带轮直径相等时。

当我们让发电机负载即让灯泡消耗电能时，发电机因消耗了电能故其主轴开始变慢，而主动轮还是以以前的速度运转，故皮带开始打滑。当我们的负载越大发电机主轴转速就越慢，皮带打滑就越大。皮带相对发电机作绝对打滑的过程中，因为皮带据有弹性，且主电动机是可以活动的，故皮带相对电动机皮带轮就开始弹性打滑。

实事上皮带在打滑过程中始终都保持了弹性打滑，皮带在打滑的过程中，功率将在传动中损耗：功率，故效率，而（为压力传感器传感力读数，这里等于120），（为压力传感器传感力读数，这里等于120），故效率。

四、实验内容

1．观察弹性滑动和打滑现象。

首先将试验机检查一下。开车后，调节给定电压，当转数达到某一值时，在空载下，由于有弹性滑动存在、主动轮转速n₁略大于n₂、逐渐加载，可见滑差（n₁－n₂）值越来越大，用闪光测速仪可明显的观察到弹性滑动现象的存在。当载荷加大到某一值后，可以听到带从轮上滑过的摩擦声，松边明显下垂，这就产生了打滑。打滑后，如果增加预紧力（加砝码重量）可以减轻和消除打滑。

2.测试带传动转速n₁、n₂和扭矩T₁、T₂；计算输入功率P₁，输出功率P₂，滑动率ε、效率η

3.绘制滑动率曲线ε-P₂和效率曲线η-P₂。

4. 实验条件：

带的种类：____________________，规格：                         ；

带的初拉力：F₀=_______________N，张紧方式：自动张紧；

带轮直径D₁=            ，D₂=          mm

包角：      。

不同预紧力（加不同重量的砝码）2F₀为200N、250N、300N。

不同的带速、即主动带轮转速n₁为800r/min、1000r/min、等……。

五、实验步骤

1.选定试验带（本实验台提供了平带与三角带两种试验带），并将相应的带轮安装至电机上。

2.将试验台主动电机与从动电机的两个光电传感器与两个测力传感器分别接至数据采集箱背板上的数字通道与模拟通道上。同时将电机的励磁，电枢引线分别与控制箱的相应电源接头相接。

3.调整带轮的距离至适当位置，选择实验张紧力。打开电源，调节控制箱面板上的调速按钮（增加），使主动机转速到900~1100rpm，逐一增加负载，使从动电机承担负载。当负载加到最大时，张紧力应保证带传动处于完全打滑或接近于完全打滑的状态。此时的张紧力即可确定为实验张紧力。

4.将数据采集箱串口与计算机串口相连。

5.张紧力调节好后，进入试验阶段。

（1）接通采集箱电源，调节其面板上的调速旋纽（增加、减小），低速运行系统，观察其运行情况，并作适当调整。此时从数据采集箱面板上可采集到有关参数。然后旋钮扭到最小停止电机运行。

（2）在计算机上运行实验台程序，出现测试窗体后，先后点击“采集”按钮，此时可启动电机，将转速调至1000rpm。

（3）根据需要增加负载，读取参数值并记录。或打开计算机测试界面，观察相关参数曲线的变化情况并且记录数据。

（4）依次增加负载，负载增加的大小根据需要自行决定。

（5）重复3、4步骤，直至带传动完全打滑。

6.反复进行测试，对照结果，并打印曲线。

7.若不用计算机绘制曲线，可将n₁、n₂、M₁、M₂的记录在提供的实验数据记录表格中计算滑差率ε和效率η，在坐标纸上绘制曲线。

8.负载清零，关闭电源。松开调节螺栓，将带松卸。

六、实验报告

F₀=________________

F₀=________________